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2023-05-29 15:14:15
連接物聯(lián)網(wǎng)： Wi-Fi HaLow與藍牙對比_環(huán)球焦點
2023-05-29 15:14:15 來源: 電子創(chuàng)新網(wǎng)
如今，物聯(lián)網(wǎng)幾乎與每個行業(yè)都息息相關(guān)，是IT類增長最快的領(lǐng)域之一。去年，物聯(lián)網(wǎng)的消費高達3003億美元，預(yù)計到2026年將達到6505億美元。
隨著物聯(lián)網(wǎng)成為成為我們生活中不可或缺的一部分，企業(yè)必須了解如何支持這個隨新時代而來的不斷增長的連接需求。
并非所有的無線連接都是相同的
(資料圖片)
首先要注意的是，并非所有的無線連接都是相同的。Wi-Fi HaLow融合了IEEE 802.11ah，是IEEE 802.11系列中最新的Wi-Fi協(xié)議之一，專為滿足物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境的獨特需求而設(shè)計1。
Wi-Fi HaLow為物聯(lián)網(wǎng)無線連接提供了一種更全面的方法，讓消費者獲得所期望的Wi-Fi的所有優(yōu)勢，同時連接范圍增加，并為連接到同一接入點的成千上萬的設(shè)備大幅降低功耗。與其他Wi-Fi技術(shù)一樣，Wi-Fi HaLow也具有多廠商的互操作性，在不中斷現(xiàn)有Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)的情況下輕松設(shè)置，并具有最新的Wi-Fi安全性。
藍牙的效果如何？
藍牙是一種常用的無線個人局域網(wǎng)絡(luò)（WPAN）協(xié)議，用于許多消費設(shè)備，如智能手機、無線耳機和便攜式揚聲器等短距離通信的便攜式揚聲器。藍牙不太支持依賴于遠距離連接的大量低功耗設(shè)備的物聯(lián)網(wǎng)用例。藍牙具有兩個獨立的版本：經(jīng)典藍牙（Bluetooth Classic）和低功耗藍牙（BLE，或藍牙4.0）。
概覽：Wi-Fi HaLow與藍牙比較
下表列出了Wi-Fi HaLow與藍牙的比較，顯示了兩種協(xié)議的各自特點。
藍牙 | Wi-Fi HaLow | |
范圍 | 經(jīng)典：50米 BLE和V4：最高100米 BLE 5：最高400米 | 1 公里 |
容量 （接入點） | 經(jīng)典：4-5臺設(shè)備 BLE：20臺設(shè)備 | 8,000 多臺設(shè)備 |
安全性 | 經(jīng)典：一般 BLE：良好 | 卓越 |
能源效率 | 經(jīng)典： 一般 BLE：高 | 高 |
射頻穿透力 | 一般 | 卓越 |
互操作性 | 免許可且可互操作。 經(jīng)典和BLE彼此不兼容 | 免許可且可互操作 |
數(shù)據(jù)速率 | 經(jīng)典：3 Mbps BLE：1 Mbps BLE 5.0：125kbps - 2Mbps | 150 Kbps - 347 Mbps |
連接范圍
與使用20MHz到160MHz信道的Wi-Fi 4、Wi-Fi 5和Wi-Fi 6不同，Wi-Fi HaLow在1GHz以下的頻段運行，信道較窄（從1MHz到16MHz）。Wi-Fi HaLow的射頻頻率較低，在850 MHz和950 MHz之間（與Wi-Fi 4或Wi-Fi 6的2.4 GHz或5GHz相比），范圍優(yōu)化的調(diào)制和編碼方案使Wi-Fi HaLow設(shè)備的連接距離超過1公里2。
相比之下，藍牙標準在2.4GHz ISM頻段運行，在沒有障礙物的情況下，可以支持最遠約100米的室外范圍。然而，大多數(shù)支持藍牙的設(shè)備在室內(nèi)較短的范圍內(nèi)運行，一般為9-12米。最新的藍牙5.0版本可以在遠距離模式（最大400米）下運行，即編碼PHY，允許藍牙連接的范圍甚至超過室外無障礙物的1公里，但數(shù)據(jù)速率低至固定的125Kbps。
無線協(xié)議的實際范圍，也取決于設(shè)備間的物理屏障或障礙物。作為sub-1 GHz的協(xié)議，Wi-Fi HaLow提供了卓越的穿透力，無論障礙物的材料是玻璃、木材、金屬網(wǎng)還是混凝土。相比之下，2.4 GHz頻段的藍牙信號比Wi-Fi HaLow信號衰減更大，更容易被障礙物阻擋。
容量
單個Wi-Fi HaLow接入點（AP）可以處理數(shù)千臺連接設(shè)備。這種能力是處理大量物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的關(guān)鍵功能，用于在商業(yè)建筑、工廠和其他工業(yè)應(yīng)用的大規(guī)模部署。在家居環(huán)境中，單個Wi-Fi HaLow 接入點可以輕松擴展以滿足常規(guī)家庭的物聯(lián)網(wǎng)需求。
雖然標準藍牙連接的標稱容量高達7臺設(shè)備，但實際容量往往在3-4臺設(shè)備之間。BLE容量稍大一些，但也不是很大。一臺中央BLE設(shè)備的實際限制是大約20臺設(shè)備。因此，BLE需要網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)來處理更多的設(shè)備。藍牙網(wǎng)格的開發(fā)就是為了滿足這一需求，讓大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)的開發(fā)成為可能，數(shù)百甚至數(shù)千臺藍牙設(shè)備可以相互通信。 然而，藍牙網(wǎng)狀數(shù)據(jù)包的有效載荷很小，只有11個字節(jié)，必須分段來發(fā)送較大的數(shù)據(jù)包，而且數(shù)據(jù)包的大小和網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)的跳數(shù)，會對數(shù)據(jù)包延遲產(chǎn)生不利影響3。
保持連接安全
作為 IEEE 802.11 Wi-Fi 協(xié)議，Wi-Fi HaLow 遵循全球公認的安全物聯(lián)網(wǎng)身份驗證和通信標準。Wi-Fi HaLow支持最新的Wi-Fi認證要求（WPA3）和空中傳送（OTA）的AES加密，其數(shù)據(jù)傳輸率能夠?qū)崿F(xiàn)安全的OTA固件升級。
盡管藍牙本身最初“并不打算成為一種安全協(xié)議”，但最近也提高了安全性。 例如，BLE 現(xiàn)在支持 AES-CCM 加密和 128 位加密。 此外，藍牙技術(shù)聯(lián)盟（Bluetooth Special Interest Group ，簡稱SIG）會繼續(xù)監(jiān)控和改進藍牙安全功能。
藍牙與Wi-Fi HaLow的能效
Wi-Fi HaLow旨在滿足傳感器、音頻和視頻應(yīng)用等一系列物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的低功耗需求。Wi-Fi HaLow提供了最節(jié)能的連接選項之一，使用的功率僅為其他Wi-Fi版本的一小部分。
經(jīng)典藍牙主要用于音頻應(yīng)用，可以傳輸較大的文件，如靜止圖像或低速視頻，與Wi-Fi 4、Wi-Fi 5或Wi-Fi 6相比，仍然相對節(jié)能。BLE比經(jīng)典藍牙更節(jié)能，專為傳感器應(yīng)用和LE音頻設(shè)計，功耗比Wi-Fi 4、Wi-Fi 5或Wi-Fi 6低十倍。
連接互通性
Wi-Fi HaLow使用免許可和類許可的1GHz以下頻段，范圍從850 MHz到950 MHz。如果供應(yīng)商的Wi-Fi HaLow產(chǎn)品獲得Wi-Fi聯(lián)盟認證，將與其他支持Wi-Fi HaLow的產(chǎn)品和網(wǎng)絡(luò)交互操作。
值得注意的是，Wi-Fi HaLow和其他Wi-Fi版本（Wi-Fi 4、Wi-Fi 5、Wi-Fi 6）都是IEEE 802.11標準的一部分，在不同的射頻頻段上運行，使他們可以共存而不影響射頻性能。這對于旨在利用Wi-Fi HaLow的遠程、卓越的穿透性和能源效率獨特優(yōu)勢的網(wǎng)絡(luò)來說是一個關(guān)鍵優(yōu)勢。
藍牙同樣使用免許可的2.4GHz頻段，藍牙技術(shù)聯(lián)盟也提供了某種資格認證，然而經(jīng)典藍牙和BLE并不兼容，這意味著手機等設(shè)備通常會安裝這兩個版本，以便與同一頻段的不同終端藍牙設(shè)備通信。
數(shù)據(jù)速率比較
Wi-Fi HaLow提供一系列非常適合物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的數(shù)據(jù)速率，例如，從使用MCS 10與BPSK調(diào)制的150 Kbps，到使用MCS 9的最高速率4.4 Mbps，其中單個空間流處于1MHz的最窄帶寬。在8MHz操作信道中，單流Wi-Fi HaLow 接入點可以支持各種物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備，從以低至150Kbps的速率發(fā)送1兆赫數(shù)據(jù)包極低功率傳感器，到以高達43Mbps的速率發(fā)送8兆赫數(shù)據(jù)包。
藍牙的數(shù)據(jù)吞吐量則低得多——只是Wi-Fi HaLow最高速度的一小部分。經(jīng)典藍牙支持最達3 Mbps的速度，而BLE只提供約1 Mbps的速度（如果使用藍牙5，最高可達2 Mbps）。
結(jié)論
盡管許多人認為經(jīng)典藍牙是當今無線音頻領(lǐng)域不可或缺的協(xié)議，但藍牙并不能為各種遠距離、高容量、低功耗的物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)提供全面的解決方案。
如果某個網(wǎng)絡(luò)需要安全、節(jié)能、大規(guī)模連接，Wi-Fi HaLow將為您的物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)的各種要求提供最佳的整體解決方案。
注：
1 https://www.wi-fi.org/discover-wi-fi/wi-fi-certified-halow
2 https://www.wi-fi.org/beacon/neil-weste/the-future-of-farming-testing-th...
3 https://www.silabs.com/documents/public/application-notes/an1137-bluetoo...
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